Stroke Propensity Is Increased under Atrial Fibrillation Hemodynamics: A Simulation Study
- 1. Indiana University – Purdue University Indianapolis
- 2. Austral University
Description
Atrial fibrillation (AF) is the most common sustained dysfunction in heart rhythm clinically and has been identified as an independent risk factor for stroke through formation and embolization of thrombi. AF is associated with reduced cardiac output and short and irregular cardiac cycle length. Although the effect of AF on cardiac hemodynamic parameters has been reported, it remains unclear how the hemodynamic perturbations affect the potential embolization of blood clots to the brain that can cause stroke. To understand stroke propensity in AF, we performed computer simulations to describe trajectories of blood clots subject to the aortic flow conditions that represent normal heart rhythm and AF. Quantitative assessment of stroke propensity by blood clot embolism was carried out for a range of clot properties (e.g., 2-6 mm in diameter and 0-0.8 m/s ejection speed) under normal and AF flow conditions. The simulations demonstrate that the trajectory of clot is significantly affected by clot properties as well as hemodynamic waveforms which lead to significant variations in stroke propensity. The predicted maximum difference in stroke propensity in the left common carotid artery was shown to be about 60% between the normal and AF flow conditions examined. The results suggest that the reduced cardiac output and cycle length induced by AF can significantly increase the incidence of carotid embolism. The present simulations motivate further studies on patient-specific risk assessment of stroke in AF.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الرجفان الأذيني (AF) هو الخلل الوظيفي الأكثر شيوعًا في إيقاع القلب سريريًا وقد تم تحديده كعامل خطر مستقل للسكتة الدماغية من خلال تكوين الجلطة وانصمامها. يرتبط الرجفان الأذيني بانخفاض نتاج القلب وطول دورة القلب القصيرة وغير المنتظمة. على الرغم من الإبلاغ عن تأثير الرجفان الأذيني على المعلمات الدورانية القلبية، إلا أنه لا يزال من غير الواضح كيف تؤثر الاضطرابات الدورانية على الانصمام المحتمل لجلطات الدم في الدماغ التي يمكن أن تسبب السكتة الدماغية. لفهم ميل السكتة الدماغية في الرجفان الأذيني، أجرينا محاكاة حاسوبية لوصف مسارات جلطات الدم الخاضعة لظروف تدفق الأبهر التي تمثل إيقاع القلب الطبيعي والرجفان الأذيني. تم إجراء تقييم كمي لميل السكتة الدماغية عن طريق انسداد الجلطة الدموية لمجموعة من خصائص الجلطة (على سبيل المثال، قطر 2-6 مم وسرعة القذف 0-0.8 م/ث) في ظل الظروف العادية وتدفق الرجفان الأذيني. تُظهر المحاكاة أن مسار الجلطة يتأثر بشكل كبير بخصائص الجلطة وكذلك الأشكال الموجية الديناميكية الدموية التي تؤدي إلى اختلافات كبيرة في ميل السكتة الدماغية. تبين أن الفرق الأقصى المتوقع في ميل السكتة الدماغية في الشريان السباتي الشائع الأيسر يبلغ حوالي 60 ٪ بين ظروف التدفق الطبيعي وتدفق الرجفان الأذيني التي تم فحصها. تشير النتائج إلى أن انخفاض نتاج القلب وطول الدورة الناجم عن الرجفان الأذيني يمكن أن يزيد بشكل كبير من حدوث الانسداد السباتي. تحفز المحاكاة الحالية المزيد من الدراسات حول تقييم المخاطر الخاصة بالمريض للسكتة الدماغية في الرجفان الأذيني.Translated Description (French)
La fibrillation auriculaire (FA) est le dysfonctionnement soutenu le plus courant du rythme cardiaque sur le plan clinique et a été identifiée comme un facteur de risque indépendant d'accident vasculaire cérébral par la formation et l'embolisation de thrombus. La FA est associée à un débit cardiaque réduit et à une durée de cycle cardiaque courte et irrégulière. Bien que l'effet de la FA sur les paramètres hémodynamiques cardiaques ait été rapporté, il n'est pas clair comment les perturbations hémodynamiques affectent l'embolisation potentielle des caillots sanguins au cerveau qui peuvent causer un AVC. Pour comprendre la propension à l'AVC dans la FA, nous avons effectué des simulations informatiques pour décrire les trajectoires des caillots sanguins soumis aux conditions d'écoulement aortique qui représentent le rythme cardiaque normal et la FA. Une évaluation quantitative de la propension à l'accident vasculaire cérébral par embolie du caillot sanguin a été réalisée pour une gamme de propriétés du caillot (par exemple, 2-6 mm de diamètre et 0-0,8 m/s de vitesse d'éjection) dans des conditions d'écoulement normales et de FA. Les simulations démontrent que la trajectoire du caillot est significativement affectée par les propriétés du caillot ainsi que par les formes d'onde hémodynamiques qui entraînent des variations significatives de la propension aux accidents vasculaires cérébraux. La différence maximale prédite dans la propension à l'AVC dans l'artère carotide commune gauche s'est avérée être d'environ 60 % entre les conditions d'écoulement normales et AF examinées. Les résultats suggèrent que la réduction du débit cardiaque et de la durée du cycle induite par la FA peut augmenter de manière significative l'incidence de l'embolie carotide. Les simulations actuelles motivent d'autres études sur l'évaluation du risque d'AVC spécifique au patient dans la FA.Translated Description (Spanish)
La fibrilación auricular (FA) es la disfunción sostenida más común en el ritmo cardíaco clínicamente y se ha identificado como un factor de riesgo independiente para el accidente cerebrovascular a través de la formación y embolización de trombos. La FA se asocia con un gasto cardíaco reducido y una duración del ciclo cardíaco corta e irregular. Aunque se ha informado el efecto de la FA en los parámetros hemodinámicos cardíacos, no está claro cómo las perturbaciones hemodinámicas afectan la posible embolización de coágulos sanguíneos en el cerebro que pueden causar un accidente cerebrovascular. Para comprender la propensión al accidente cerebrovascular en la FA, realizamos simulaciones por ordenador para describir las trayectorias de los coágulos de sangre sujetos a las condiciones de flujo aórtico que representan el ritmo cardíaco normal y la FA. La evaluación cuantitativa de la propensión al accidente cerebrovascular por embolia de coágulos sanguíneos se llevó a cabo para un rango de propiedades del coágulo (por ejemplo, 2-6 mm de diámetro y 0-0.8 m/s de velocidad de eyección) en condiciones de flujo normal y AF. Las simulaciones demuestran que la trayectoria del coágulo se ve afectada significativamente por las propiedades del coágulo, así como por las formas de onda hemodinámicas que conducen a variaciones significativas en la propensión al accidente cerebrovascular. Se demostró que la diferencia máxima predicha en la propensión al accidente cerebrovascular en la arteria carótida común izquierda era de aproximadamente el 60% entre las condiciones de flujo normal y AF examinadas. Los resultados sugieren que la reducción del gasto cardíaco y la duración del ciclo inducidos por la FA pueden aumentar significativamente la incidencia de embolia carotídea. Las presentes simulaciones motivan estudios adicionales sobre la evaluación del riesgo específico del paciente de accidente cerebrovascular en la FA.Files
journal.pone.0073485&type=printable.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:0a9be4f2cb7dae946b7ebce8ab8a29f4
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يزداد ميل السكتة الدماغية في ظل الديناميكا الدموية للرجفان الأذيني: دراسة محاكاة
- Translated title (French)
- La propension à l'AVC est augmentée en hémodynamique de la fibrillation auriculaire : une étude de simulation
- Translated title (Spanish)
- La propensión al accidente cerebrovascular aumenta bajo la hemodinámica de la fibrilación auricular: un estudio de simulación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2060746785
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0073485
References
- https://openalex.org/W1970272232
- https://openalex.org/W1977021322
- https://openalex.org/W1978751495
- https://openalex.org/W1991685597
- https://openalex.org/W1997041056
- https://openalex.org/W2008668834
- https://openalex.org/W2010027466
- https://openalex.org/W2024192061
- https://openalex.org/W2030144276
- https://openalex.org/W2051092593
- https://openalex.org/W2051866166
- https://openalex.org/W2052632466
- https://openalex.org/W2055853749
- https://openalex.org/W2086164929
- https://openalex.org/W2089534375
- https://openalex.org/W2091884543
- https://openalex.org/W2092050218
- https://openalex.org/W2097475771
- https://openalex.org/W2114775432
- https://openalex.org/W2125016924
- https://openalex.org/W2130810734
- https://openalex.org/W2134968660
- https://openalex.org/W2150402650
- https://openalex.org/W2152277045
- https://openalex.org/W2161283927
- https://openalex.org/W2167249599
- https://openalex.org/W4285719527